[发明专利]一种刚度可调的气浮导轨

说明书

本发明公开了一种刚度可调的气浮导轨，包括导轨条及滑块，所述滑块与导轨条之间具有气膜间隙，所述气膜间隙包括用于将滑块支撑在导轨条上侧的第一气膜，还包括电磁铁，所述电磁铁固定在导轨条和/或滑块上，且在电磁铁通电后，电磁铁产生使得导轨条与滑块在竖直方向相互靠拢的磁力。本气浮导轨的结构设计可使得其能够被运用于精密测量仪器或者超精密机床在轻负载时，拥有良好的支承刚度和运动精度和抗干扰的能力，有利于提高气浮导轨的运动精度和动力学性能。

技术领域

本发明涉及气浮导轨技术领域，特别是涉及一种刚度可调的气浮导轨。

背景技术

气浮导轨基于气体动静压效应，实现无摩擦和无振动的平滑移动。它具有运动精度高、清洁无污染等特点。因其误差均化作用，可用比较低的制造精度来获得较高的导向精度。通常与伺服驱动，传感器组成闭环系统，实现高精度位移定位。气浮导轨在测量仪器、精密机械中得到了广泛的应用。

气浮导轨一般包括以下结构：导轨座(导轨条)、溜板(滑块)、节流器、供气系统及调节装置，所述节流器形式多样，一般包括如：小孔节流器、毛细管节流器、薄膜反馈节流器等。

气浮导轨按安装特征可以分为：平面封闭型、圆筒封闭型、重力平衡型和真空预载荷型。

以重力平衡型气浮导轨为例，其结构简单，加工方便，但刚度低，用于负载变动较小的场合。但在具体使用时，随着气浮导轨工作条件的改变，如导轨的负载、供气压力等参数的改变，气膜厚度也会有相应的改变，从而改变了气浮导轨的动力学性能。以上刚度低的问题直接影响导轨的运动精度和抗干扰的能力，给气浮导轨的运用和性能具有较大的影响。

发明内容

针对上述提出的针对如提高气浮导轨的运动精度、抗干扰能力，以使得气浮导轨能够满足在精密测量仪器或者超精密机床上对气浮导轨良好的动力学性能以及抗干扰能力的要求，本发明提供了一种刚度可调的气浮导轨。本气浮导轨的结构设计可使得其能够被运用于精密测量仪器或者超精密机床在轻负载时，拥有良好的支承刚度和运动精度和抗干扰的能力，有利于提高气浮导轨的运动精度和动力学性能。

针对上述问题，本发明提供的一种刚度可调的气浮导轨通过以下技术要点来解决问题：一种刚度可调的气浮导轨，包括导轨条及滑块，所述滑块与导轨条之间具有气膜间隙，所述气膜间隙包括用于将滑块支撑在导轨条上侧的第一气膜，还包括电磁铁，所述电磁铁固定在导轨条和/或滑块上，且在电磁铁通电后，电磁铁产生使得导轨条与滑块在竖直方向相互靠拢的磁力。

现有重力平衡型气浮导轨的承载力与气膜厚度呈非线性关系，为获得较好的动力学性能，提高导轨的运动精度和抗干扰的能力，对气膜厚度的调节就显的尤其重要。但在轻负载时，如通过节流器，调节气膜间隙中的气膜形态、压强分布，并不能从本质上增大气膜刚度。

本方案提供的技术方案为一种重力平衡型气浮导轨，其具体结构设计时，考虑到气浮导轨的气膜厚度主要由负载决定的特点，利用电磁铁加、卸载方便的优点，设计了一种包括导轨条、电磁铁和滑块的气浮导轨，更为具体的，作为本领域技术人员，为获得所述气膜间隙，在滑块上相应气路，同时在气路中安装节流器即可。

本方案在具体运用时，通过启用电磁铁，电磁铁产生使得导轨条与滑块相互靠拢的力，以上力作为滑块负载的一部分。这样，可根据具体的滑块上的物件负载和气膜气源参数，调整以上来自电磁铁加载的力的大小，即本方案提供了一种气膜刚度可调的气浮导轨设计，使得其在运用于如精密测量仪器或者超精密机床且在轻负载时，拥有良好的支承刚度、运动轨迹精度和抗干扰的能力。

更进一步的技术方案为：

作为一种可在导轨条长度方向、宽度方向对滑块的状态进行调节的技术方案，在导轨条的宽度方向上，导轨条的左侧和右侧均设置有多个电磁铁；

导轨条左侧的电磁铁沿着导轨条的长度方向依次排布；

导轨条右侧的电磁铁沿着导轨条的长度方向依次排布；